CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH TUABIN GIÓ
2.6. Ảnh hưởng của dòng chảy rối đối với khả năng chuyển đổi năng lượng của
2.6.3. Đường cong năng lượng gió dưới sự ảnh hưởng của dòng chảy rối
Để đánh giá sự hiệu quả của các hệ thống tích trữ năng lƣợng khác nhau, thì cần có một mô hình gió tiêu chuẩn có thể sử dụng để tiến hành thí nghiệm. Tuy nhiên, mô hình gió tiêu chuẩn thì không tồn tại. Chính vì vậy, sự tiện ích của bình tích áp chỉ đƣợc chứng minh thông qua số liệu sản lƣợng điện năng hàng năm
HVTH: ĐOÀN MINH DUY Trang 35 (AEP- Annual Energy Production), hay nói chính xác hơn chúng ta cần có số liệu về khả năng chuyển hóa năng lƣợng gió của Tuabin. Đồ thị sản lƣợng điện năng Tuabin gió là một đường cong biến thiên theo vận tốc gió. Thông thường đường cong năng lƣợng này đƣợc tính toán dựa theo thí nghiệm của các nhà nghiên cứu [15], [49]. Trong trường hợp không có dữ liệu chứng minh đường cong năng lượng này, các nhà nghiên cứu đã tiến hành mô phỏngsự thất thoát của năng lƣợng gió chuyển hóa từ Tuabin gió thông qua mô hình tốc độ gió ổn định [12].
Để quan sát sự ảnh hưởng của dòng chảy rối lên đường cong năng lượng Tuabin gió, chúng ta cần có một mô hình dòng chảy rối với giá trị trung bình tương ứng với tốc độ của gió ổn định từ đó mà tiến hành so sánh đánh giá. Điều này sẽ cho phép ta quan sát được sự khác nhau của đường cong năng lượng Tuabin gió giữa tốc độ gió thay đổi và tốc độ gió ổn định. Do tính ngẫu nhiên của một cơn gió nên việc quan sát thí nghiệm từ một mô hình gió là không đủ thuyết phục. Điều này cũng dễ hiểu khi mà gió là một dòng chảy rối liên tục thay đổi với những giá trị ngẫu nhiên và nó cũng có dạng phân phối xác suất. Nhƣ vậy, để tăng tính thuyết phục chúng ta cần một giá trị kỳ vọng (trung bình theo tập hợp) của năng lƣợng gió trung bình. Giá trị kỳ vọng này có thể đƣợc ƣớc lƣợng nếu chúng ta có một số lƣợng lớn giá trị trung bình năng lƣợng gió từ nhiều mô hình gió khác nhau có tần số dao động tương tự nhau, bao gồm gió bất định và gió ổn định. Dựa theo tài liệu nghiên cứu [38], có mười tập hợp mô hình gió với trị trung bình khác nhau được tiến hành nghiên cứu.
Mỗi một trị trung bình tốc độ gió u sẽ vẽ nên một đồ thị năng lƣợng gió riêng biệt có dạng tương tự hình (2.7), các mô hình gió này có trị trung bình gần bằng nhau và cùng tần số dao động. Mỗi mô hình gió thứ i, sẽ tạo ra một trị trung bình năng lƣợng gió Pme ni a nhƣ sau:
0 a ( )
T i rotor i
me n
P dt
P u
T (2. 18)
HVTH: ĐOÀN MINH DUY Trang 36 Giá trị trung bình của tập hợp Pavg( )u tương ứng với trị trung bình của từng tập tập hợp tốc độ của gió u và đƣợc tính nhƣ sau:
10
1 ( )
( ) 10
i rotor i avg
P u
P u (2. 19)
Sự so sánh năng lƣợng Tuabin gió giữa tốc độ gió ổn định và tốc độ gió thay đổi (trung bình của tập hợp) đƣợc miêu tả trong đồ thị hình (2.8). Chúng ta có thể thấy rằng, giá trị trung bình năng lƣợng Tuabin gió có tốc độ gió thay đổi lớn hơn tốc độ gió ổn định cho đến khi giá trị trung bình đạt ngƣỡng 9 m/s. Vƣợt qua ngưỡng này đường cong năng lượng Tuabin gió có tốc độ gió ổn định bắt đầu nằm trên đường năng lượng có tốc độ gió thay đổi. Kết quả tương tự cũng được chứng minh bởi Wagner cùng các đồng nghiệp [69].
Hình 2. 8: Ảnh hưởng của tốc độ gió thay đổi[24]
Kết quả này mở ra một hướng mới trong việc lưu trữ năng lượng ngắn hạn được miêu tả trong phần tiếp theo. Đường năng lượng gió trung bình được biểu diễn bởi đường màu xanh ở hình (2.8) có thể gia tăng thông qua việc tích trữ năng lượng.
Vì vậy, việc tích trữ và tái sử dụng năng lƣợng trong điều kiện gió luôn thay đổi có thể giảm tổn thất năng lƣợng nhƣ hình (2.8).
HVTH: ĐOÀN MINH DUY Trang 37